纤维素是以葡萄糖为单体的天然生物高分子,具有分布广、可再生、非食用等特点,是具有替代化石资源潜力的生物质分子。多元醇既是用途广泛的一类化学品,也是向其它更高附加值化学品转化的前体,被认为是生物质转化中的平台分子之一。因此,以纤维素为原料制备多元醇是生物质利用的一条重要途径。　　纤维素制备多元醇包括纤维素水解为葡萄糖以及葡萄糖加氢或氢解为多元醇两个步骤。其中,前者是慢步骤,决定了纤维素的转化率,通常采用酸性催化剂;后者包含了多种反应路径的竞争,决定了产物的分布和选择性,通常采用Ru、Ni等金属加氢催化剂。其中如何提高纤维素水解的速率和调控产物的分布是目前该反应研究中的两个关键问题。本论文针对这两个问题,一方面采用分子筛为代表的固体酸催化纤维素水解,并定量解释了分子筛在水解反应中的活性;另一方面利用三氧化钨独特的断裂糖类 C-C键的性质,实现了多元醇产物从己糖醇到乙二醇或1,2-丙二醇的调变。本论文的主要内容如下:　　1.采用氢型分子筛水解纤维素,耦合 Ru/C加氢催化剂将纤维素直接转化成为己糖醇。提出分子筛中的H+离子能够进入水相,然后在水相中催化纤维素水解的假设。针对该假设,构建了“OH-离子吸附模型”:即分子筛吸附水中的OH-离子到其表面的Br?nsted酸性位点,促进水解离而在水相产生更多的H+离子。而由于吸附质OH-离子具有负电荷,会产生静电排斥作用,所以该吸附平衡受到静电平衡的限制。据此推导出了新的等温吸附方程:　　其中,q是分子筛的Br?nsted酸性位的覆盖度,Kad0是化学吸附平衡常数, c是水中OH-离子浓度,A是一个与温度、分子筛表面Br?nsted酸密度和电容有关的常数。该方程能够较好地描述分子筛在水中对于OH-离子的吸附等温曲线,能够预测高温下分子筛悬浮液的水相 H+离子浓度,并且我们发现该浓度与纤维素的水解转化率有很好的线性关系。　　2.利用WO3催化剂调控纤维素制备多元醇的产物分布。在载体表面高分散的WO3上得到了山梨醇主产物;在晶相聚集的WO3上得到了乙二醇主产物。如果晶相聚集的WO3和碱性活性炭混合使用,则主产物进一步转变为1,2-丙二醇。其中,高分散的WO3在反应中仅作为固体酸促进纤维素水解,聚集的WO3晶相物种则不仅具有酸性进而促进纤维素水解,同时还表现出独特的选择性断裂糖类中间体羰基的b位C-C键的催化性能。碱性活性炭则催化中间体葡萄糖向果糖的异构化反应,果糖是1,2-丙二醇的前体。WO3在的反应条件下被还原成氢型钨青铜(HxWO3),而它在反应后接触空气时又被氧化为WO3,即反应中催化剂经历“WO3(反应前)→HxWO3(反应中)→WO3(反应后)”的催化剂循环。　　3. WO3选择性催化糖类C-C键断裂的反应机理。WO3选择性催化糖类分子中的羰基b位C-C键断裂,该反应与糖的类型(酮糖和醛糖)、手性和碳数无关,但要求糖分子具有a-和b-羟基,a-脱氧糖和b-脱氧糖均不能发生该反应。通过同位素标记实验和固体核磁共振表征发现,糖通过其羰基及a-、b-羟基与三氧化钨表面配位,形成表面三齿螯合物,然后发生反羟醛缩合,断开羰基b位置的C-C键。